基于ZigBee技术的井下人员定位系统.pdf

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1、2013年第6期煤矿机电·65·基于ZigBee技术的井下人员定位系统常青1，丁亮1，梁颖2(1．山西潞安矿业(集团)有限责任公司五阳煤矿，山西长治046205；2．山西潞安矿业(集团)有限责任公司通信公司，山西长治046204)摘要：在ZigBee技术和IEEE802．15．4协议出现后，实现井下人员定位有了新的方法。结合考虑煤矿生产的实际环境和技术发展，采用ZigBee无线通信技术设计研究井下人员定位系统，具有较好的实用性。关键词：煤矿；定位；无线传感器网络中图分类号：TP393．09文献标识码：B文章编号：1001—

2、0874(2013)06—0065-04UndergroundPersonnelLocatingSystemBasedonZigBeeChangQin91，眈ngLian91，LiangYin92(1．WuyangCoalMine，Lu’anMineGroupCo．，Ltd．，Changzhi046205，China；2．CommunicationCompany，Lu’anMineGroupCo．，Ltd．，Changzhi046204，China)Abstract：AfterappearanceoftheZigBeete

3、chnologyandtheIEEE802．15．4protocol，theundergroundpersonnellocalizationmayberealizedbynewtechnology．Combiningconsiderationsofthecoalmineproductionenvironmentandthetechnologicaldevelopment，designandresearchthepersonnellocalizationsystemincoalminewithZigBeewirelessco

4、mmunicationtechnology．Keywords：coalmine；locating；WSN(WirelessSensorNetwork)0引言煤矿安全管理是以环境、机械设备、产品、原材料以及相关的人和环境等综合系统为管理对象，最终的目的是保护人和生产资料的安全¨J。一日煤矿发生事故，快速有效地营救被困人员是事故抢险的重中之重。在ZigBee技术诞生以后，为研发新的矿井无线通信系统提出了新的研究思路。本文设计了一种采用ZigBee无线通信技术结合无线传感器网络的人员定位系统，可以实现对井下人员的跟踪定位，具有较

5、好的实用性。1无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork，无线传感器网络)是一种新型的智能网络，它综合了传感器技术、通信技术、分布式信息处理技术、嵌入式计算技术、微电子制造技术和软件编程技术等，可以实时监测、感知和采集监控区域的各种环境和监测对象的信息，并对收集到的信息进行处理后再传送给终端用户。1．1无线传感器网络系统无线传感器网络的典型结构如图1所示，通常包括传感器节点、汇聚节点、基础设施网络(因特网或卫星)以及用户监控／管理中心。大量具有无线传输能力的传感器节点通过人工部署或飞行器撒播等方式布置

6、在感知区域内，负责数据的采集，并通过无线传输方式形成多跳自组织网络系统，将采集的数据发送到汇聚节点(网关或者基站)。汇聚节点通过公共网络(如互联网Internet)与用户监控中心通信，用户对采集到的信息进行处理分析，并做出判断或决策。WSN通过密集的节点部署，协作的感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息，从而发送详尽而准确的信息给观察者啦J。1．2无线传感器网络的节点定位技术无线传感器网络节点定位技术给出各传感器节点在平面或空间中的绝对或相对坐标，以实现对监·66·煤矿机电2013年第6期图1典型的无线传感器网络结

7、构示意图测目标的定位和跟踪。传感器网络的节点定位是解决传感器网络诸多应用问题的前提，是传感器网络研究的热点问题之一。节点位置信息不仅可用来确定事件发生地点，还可用来辅助路由，比如地理路由协议可以利用节点位置信息进行数据传递，减少路由发现开销以提高路由效率，实现网络的负载均衡；反映网络的拓扑结构以及实现网络拓扑的自动配置，并实时统计网络的覆盖情况，并对节点密度低的区域采取必要的措施等。2定位算法绝大多数定位系统是设定一些参考点的坐标信息，用来完成监测目标在坐标系中的定位。接收信号强度指示RSSI(ReceivedSignMS

8、tren殍hIndica．tion)定位算法的原理是己知发射节点的发射信号强度，接收节点根据接收到的信号强度，计算信号的传播损耗，然后利用理论和经验模型将传输损耗转化为节点间的距离，再计算出节点的位置。它的硬件要求较低，易于实现，是目前无线传感器网络定位技术中主要使用的测距方法。在实际应用环境中，由于绕